StackOverflowExceptions在堆栈展开时的嵌套异步方法中

2018-06-28 22:14:59

我们有很多嵌套的异步方法，并查看我们不太了解的行为。以例如这个简单的C＃控制台应用程序为例

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace AsyncStackSample
{
  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      try
      {
        var x = Test(index: 0, max: int.Parse(args[0]), throwException: bool.Parse(args[1])).GetAwaiter().GetResult();
        Console.WriteLine(x);
      }
      catch(Exception ex)
      {
        Console.WriteLine(ex);
      }
      Console.ReadKey();
    }

    static async Task<string> Test(int index, int max, bool throwException)
    {
      await Task.Yield();

      if(index < max)
      {
        var nextIndex = index + 1;
        try
        {
          Console.WriteLine($"b {nextIndex} of {max} (on threadId: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId})");

          return await Test(nextIndex, max, throwException).ConfigureAwait(false);
        }
        finally
        {
          Console.WriteLine($"e {nextIndex} of {max} (on threadId: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId})");
        }
      }

      if(throwException)
      {
        throw new Exception("");
      }

      return "hello";
    }
  }
}

当我们用以下参数运行这个示例时：

AsyncStackSample.exe 2000 false

我们得到一个StackOverflowException，这是我们在控制台中看到的最后一条消息：

e 331 of 2000 (on threadId: 4)

当我们改变参数

AsyncStackSample.exe 2000 true

我们以此消息结束

e 831 of 2000 (on threadId: 4)

所以StackOverflowException发生在栈的展开（不确定是否应该调用它，但StackOverflowException发生在我们的示例中的递归调用之后，在同步代码中，StackOverflowException总会在嵌套方法调用中发生）。在我们抛出异常的情况下，StackOverflowException甚至更早发生。

我们知道我们可以通过在finally块中调用Task.Yield（）来解决这个问题，但我们有几个问题：

为什么堆栈在展开路径上增长（与不引起await线程切换的方法相比）？

为什么StackOverflowException在Exception的情况下比在我们不抛出异常的时候更早出现？

为什么堆栈在展开路径上增长（与不引起await线程切换的方法相比）？

核心原因是因为await使用TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously标志来调度其延续。

因此，当执行“最内层” Yield ，最终会产生3000个不完整的任务，每个“内部”任务持有完成回调，完成下一个内部任务。这一切都在堆。

当最内层Yield恢复时（在线程池线程上），continuation（同步）执行Test方法的剩余部分，完成其任务，同步执行Test方法的剩余部分，完成其任务等。，几千次。所以，每个任务完成后，该线程池线程上的调用堆栈实际上正在增长。

就我个人而言，我觉得这种行为令人惊讶，并将其报告为一个错误。但是，这个错误被微软封为“按设计”。有趣的是，JavaScript中的Promises规范（以及扩展， await的行为）总是有承诺完成异步运行并且从不同步运行。这让一些JS开发人员感到困惑，但这是我期望的行为。

通常情况下，它可以正常工作，并且ExecuteSynchronously作为次要的性能改进。但是正如你所说的那样，有些情况像“异步递归”可能导致StackOverflowException 。

如果堆栈太满，BCL中有一些启发式异步运行延续，但它们只是启发式，并不总是有效。

为什么StackOverflowException在Exception的情况下比在我们不抛出异常的时候更早出现？

这是一个很好的问题。我不知道。 :)

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